DE8310136U1

DE8310136U1 - Warmwasser-schichtenspeicher

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Publication number: DE8310136U1
Application number: DE19838310136
Authority: DE
Original assignee: Nova-Apparatebau and Co 7710 Donaueschingen De GmbH
Current assignee: Nova-Apparatebau and Co 7710 Donaueschingen De GmbH
Priority date: 1983-04-07
Filing date: 1983-04-07
Publication date: 1983-08-11

Description

Die Neuerung betrifft einen Warmwasser-Schichtenspeicher mit einem Druck-Speicherbehälter, mit einem unten in den Speicherbehälter mündenden Austrittsrohr für das kalte Wasser und mit einem oben in den Speicherbehälter mündenden Eintrittsrohr für das erwärmte Wasser.

Warmwasser-Schichtenspeicher weisen einen Speicherbehälter auf, der vollständig mit Wasser gefüllt ist, wobei sich im oberen Teil des Speicherbehälters warmes Wasser und im unteren Teil kaltes Wasser befindet. Das warme und das kalte Wasser sind aufgrund ihrer unterschiedlichen Dichte durch eine horizontale Trennschicht voneinander getrennt. Dem Speicherbehälter wird oben warmes Wasser für den Verbrauch entnommen, während die entnommene Wassermenge unten durch frisches kaltes Wasser ersetzt wird.

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Zum Laden des Schichtenspeichers mit warmen Wasser wird über ein Austrittsrohr kaltes Wasser unten aus dem Speicherbehälter entnommen, dieses Wasser wird durch eine Heizeinrichtung erwärmt und über ein Eintrittsrohr oben in der. Speicherbehälter zurückgeleitet. Dadurch verschiebt sich die Trennschicht zwischen warmem und kaltem Wasser nach unten, bis der gesamte Speicherbehälter mit warmem Wasser gefüllt ist.

Beim Einleiten des warmen Wassers durch das Eintrittsrohr tritt insbesondere bei größeren Wassermengen und damit einer höheren Strömungsgeschwindigkeit des durch das Eintrittsrohr in den Speicherbehälter zurückgeleiteten Wassers eine Verwirbelung auf. Diese Verwirbelung kann zu einer Störung der Trennschicht und damit zu einer unerwünschten Durchmischung von warmem und kaltem Wasser im Bereich der Trennschicht führen.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Warmwasser-Schichtenspeicher der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, daß auch bei Zuführung größerer Wassermengen durch das Eintrittsrohr eine Störung der Schichtung von warmem und kaltem Wasser in dem Speicherbehälter zuverlässig verhindert wird.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß das Eintrittsrohr in den Speicherbehälter ragt und sein offenes Ende senkrecht nach unten gerichtet ist und daß das offene Ende des Eintrittsrohres zentrisch in einen Topf ragt, dessen horizontaler Boden mit Abstand von dem offenen Ende des Eintrittsrohres angeordnet ist und dessen Rand nach oben über die Höhe des offenen Endes des Eintrittsrohres ragt.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Neuerung sind in den Unteransprüchen angegeben.

t Das zum Laden des Warmwasser-Schichtenspeichers über das Eintrittsrohr oben in den Speicherbehälter zurückgeleitete erwärmte Wasser kann neuerungsgemäß mit einer relativ hohen Geschwindigkeit einströmen, wie sie bei großen Wassermengen auftritt, ohne daß dies zu einer Turbulenz des Wassers in dem Speicherbehälter und dadurch zu einer Störung der Schichtung führt. Das aus dem Eintrittsrohr ausströmende Wasser prallt gegen den Boden des Topfes, j wird in radialer Richtung abgelenkt, um dann durch den Rand des Topfes nach oben gelenkt .zu werden. Das zuströiriende Wasser tritt somit aus dem Topf nach oben gegen die

Decke des Speicherbehälters gerichtet aus. Da sich der \ Strömungsquerschnitt beim Austritt aus dem offenen Ende des Eintrittsrohres in den Topf und beim Austritt aus dem Topf in den Speicherbehälter zunehmend erweitert, verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers stark. Auch bei hoher Ausströmgeschwindigkeit aus dem Eintrittsrohr gelangt das Wasser nur noch mit sehr geringer Strömungsgeschwindigkeit aus dem Topf in den Speicherbehälter. Diese geringe Strömungsgeschwindigkeit reicht mit Sicherheit nicht aus, um die Wasserströmung nochmals an der Decke des Speicherbehälters umzulenken und nach unten bis in die Trennschicht gelangen zu lassen.

Zweckmäßigerweise ist der Boden des Topfes eben und bildet somit eine Prallplatte für das Umlenken der Wasserströmung. Der Rand des Topfes ist kreiszylindrisch ausgebildet, so daß die Wasserströmung in dem Topf insgesamt um 180° umgelenkt wird und senkrecht nach oben'aus dem Topf austritt. Die kreiszylindrische Ausbildung

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des Randes des Topfes eignet sich insbesondere auch für die Herstellung des Topfes im Tief ziehverfahren.

Der Boden des Topfes geht vorzugsweise mit einer abgerundeten Kante in den Rand über, so daß die Wasserströmung an dieser Kante im wesentlicher laminar, ohne störende Wirbelbildung umgelenkt wird.

Foli,ande Abmessungen des Topfes haben sich als vorteilhaft erwiesen. Der Abstand des Bodens des Topfes von dem offenen Ende des Eintrittsrohres wird so gewählt, daß die Zylindermantelfläche, die in Verlängerung des Eintrittsrohres zwischen diesem und dem Boden des Topfes freibleibt das 1,1- bis 1,2-fache der Austrittsquerschnittsflache des offenen Endes des Eintrittsrohres beträgt. Der Durchmesser des Topfes wird so gewählt, daß die Kreisringfläche zwischen dem Rand des Topfes und dem Eintrittsrohr das 10- bis 15-fache, vorzugsweise das 12- bis 13-fache der Querschnittsfläche des offenen Endes des Eintrittsrohres beträgt. Die Höhe des Randes des Topfes beträgt etwa das 2-fache des Abstandes zwischen dem offenen Ende des Eintrittsrohres und dem Boden des Topfes.

Der Abstand zwischen dem offenen Ende des Eintrittsrohres und dem Boden des Topfes muß mindestens so groß sein, daß sich beim Ausströmen des Wassers aus dem Eintrittsrohr in den Topf der Strömungsquerschnitt um mindestens den o.g. Faktor 1,1 vergrößert. Ein Abstand,der zu einer vergrößerung des Strömungsquerschnittes um wesentlich mehr als den o.g. Faktor 1,2 führen würde, ist wenig zweckmäßig,

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da dies zu große Abmessungen des Topfes zur Folge hätte. Einerseits müßte der Durchmesser des Topfes größer gewählt werden, um eine zusätzliche Erweiterung des Strömungsquerschnittes bei der Umlenkung der Strömung nach oben zu erhalten und andererseits müßte der Rand des Topfes eine größere Höhe aufweisen, um über das offene Ende des Eintrittsrohres nach oben zu ragen. Diese größeren Abmessungen des Topfes würden einen größeren Materialverbrauch, einen größeren Platzbedarf des Topfes im Speicherbehälter und Schwierigkeiten beim Herstellen im Tiefziehverfahren mit sich bringen.

Die Kreisringfläche zwischen dem Rand des Topfes und dem Lintrittsrohr, die den Austrittsquerschnitt für die Strömung aus dem Topf in den Speicherbehälter darstellt, sollte mindesten das 10-fache der Querschnittsfläche des offenen Endes des Eintrittsrohres betragen, da anderenfalls bei hohen Einströmgeschwindigkeiten die Vergrößerung des Strömungsquerschnitts für eine Beruhigung und Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit u.U. nicht ausreicht. Ein zu großer Durchmesser des Topfes würde ebenfalls einen zu großen Materialverbrauch, einen zu großen Platzbedarf des Topfes und Schwierigkeiten bei der Herstellung im Tiefziehverfahren zur Folge haben.

Wenn der Rand des Topfes das offene Ende des Eintrittsrohres um etwa den Abstand zwischen diesem offenen Ende und dem Boden des Topfes nach oben überragt, so ist gewährleistet, daß die Wasserströmung vollständig nach oben umgelenkt wird und kein Wasser in radialer Richtung über den Rand des Topfes strömt. Eine größere Höhe des Randes des Topfes bringt keine Verbesserung des Strömungsverlaufes, bedeutet aber einen erhöhten Materialbedarf und größere Schwierigkeiten, bei der Herstellung im Tief ziehverfahren.

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Der Topf kann auf verschiedene Weise befestigt sein. Es ist eine Befestigung an der Wand oder dem Deckel des Speicherbehälters oder auch an dem Eintrittsrohr möglich. Eine besonders vorteilhaft Befestigung ergibt sich, wenn das Austrittsrohr parallel zu dem Eintrittsrohr von oben in den Speicherbehälter ragt. Der Topf kann dann mit seinem Rand an diesem Austrittsrohr befestigt werden. Die Befestigung des Topfes beeinträchtigt den Strömungsweg des zugeleiteten Wassers dabei nicht.

Im folgenden wird die Neuerung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Warmwasser-Schichtenspeicher.

Der Warmwasser-Schichtenspeicher weist einen Druck-Speicherbehälter 10 auf, dem in nicht dargestellter Weise oben Warmwasser entnommen und unten frisches, kaltes Wasser zugeführt werden kann. In einen oben am Speicherbehälter 10 vorgesehenen Flanschdeckel 12 sind einerseits ein Eintrittsrohr 14 und andererseits ein Austrittsrohr 16 eingesetzt. Das Austrittsrohr 16 führt senkrecht bis zum Boden des Speicherbehälters 10 und weist in der Nähe des Bodens eine Öffnung 18 auf. Über die Öffnung 18 und das Austrjttsrohr 16 wird kaltes Wasser vom Boden des Speicherbehälters 10 abgepumpt und über eine nicht dargestellte Heizeinrichtung zu dem Eintrittsrohr 14 zurückgeleitet.

Das Eintrittsrohr 14 ragt senkrecht von oben in den Speicherbehälter 10 und ist an seinem nach unten gerichteten Ende offen. Das offene Ende des Eintrittsrohres 14 befindet sich im oberen Bereich des Speicherbehälters 1C. Unter dem offenen Ende des Eintrittsrohres 14 ist ein im Tiefziehverfahren aus einem Metallblech hergestellter Topf 20 angeordnet. Der Topf 20 weist einen horizontalen, ebenen kreisscheibenförmigen Boden 22 auf, der mit einer abgerundeten Kante 24 in einen nach oben gerichteten kreiszylindrischen Rand 26 übergeht. Das Eintrittsrohr 14 ragt von oben konzentrisch in den Topf 20 hinein.

Der Topf 20 ist mit seinem Rand 26 an dem Austrittsrohr 16 befestigt, vorzugsweise angeschweißt.

Claims

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Warmwasser-Schichtenspeicher mit einem Druck-Speicherbehälter, mit einem unten in den Speicherbehälter mündenden Austrittsrohr für das kalte J-iasser und mit einem oben in den Speicherbehälter mündenden Eintrittsrohr für das erwärmte Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintritt srohr (14) in den Speicherbehälter (10) ragt und sein offenes J3nc = senkrecht nach unten gerichtet ist und daß das offene Ende des Eintrittsrohres (14) konzentrisch in einen Topf (20) ragt, dessen horizontaler Boden (22) mit Abstand von dem offenen Ende des Eintrittsrohres (14) angeordnet ist und dessen Rand (26) nach oben über die Höhe des offenen Endes des Eintrittsrohres (14) ragt.
2. Schichtenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (22) des Topfes (20) eben und der Rand (26) des Topfes (20) kreiszylindrisch ausgebildet sind.
3. Schichtenspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (22) des Topfes (20) mit einer abgereisten. Kante (24) in den Ranr! (26) übergeht.

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4. Schichtenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, rladurch gekennzeichnet, daß die Zylindermantelfläche, die in der Verlängerung des Eintri-Vlrsrohres (14) zwischen dessen Öffnungsrand und dem Boden (22) des Topfes (20) freibleibt, mindestens das 1,1-fache, vorzugsweise das 1,1-bis 1,2-fache der
Querschnittsfläche des offenen Endes des Eintrittsrohre s (14) beträgt.
5. Schichtenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisringfläche zwischen dem Rand (26) des Topfes (2C. und
dem Eintrittsrohr (14) das 10-bis 15-fache, vorzugsweise das 12- bis 13-fache der Querschnittsfläche dec offenen Endes Eintrittsrohres {14) beträgt.
6. Schichtenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Randes (26) des Topfes (20) etwa das 2-fache des Abstanu£S zwischen dem offenen Ende des Eintrittsrohres (14) und dem Boden (22) des Topfes (20) beträgt.
Schichtenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf (20) metallisches Tiefziehteil ist.
8. Schichtenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsrohr (16) parallel zu dem Eintrittsrohr (14) von oben in den Speicherbehälter (10) ragt und daß der Topf (20) mit seinem Rand (26) an dem Austrittsrolir (16) befestigt ist.